多体系统动力学中关节效应模型的研究进展

在一般的多体系统动力学研究中认为运动关节是理想运动副. 然而,实际中的运动关节不仅含有间隙与摩擦,还有间隙引起的关节元素之间的接触碰撞、局部变形和磨损. 多体系统动力学中的关节效应不仅引起了系统的振动和噪声,减小了系统的可靠性和寿命,而且损失了系统的精度和稳定性. 为此,对近十几年多体系统动力学中关节效应的研究进行了详细分析,总结了关节效应中间隙运动学模型、接触力模型与磨损模型在多体系统动力学中的建模过程. 其中,着重分析了多体系统动力学中关节磨损效应的研究进展,并对常用的Reye'shypothesis 和Archard 磨损模型进行了比较,详细地分析了Archard 磨损模型的演变形式以及主要磨损参数(接触应力,接触面积和滑移距离),特别分析了关键磨损参数接触应力的建模方法,解释了基于Winkler 弹性基础理论在求解接触应力时遇到的困难. 另外,介绍了4 种间隙运动副(转动副、移动副、圆柱副和球面副) 的运动学模型. 分析了考虑关节磨损多体系统动力学模型的一般建模方法,并以平面五杆机构为例说明了其建模过程.最后,简要地展望了多体系统动力学中关节效应模型的发展趋势以及应用前景.      

纳米铜作为N32润滑油添加剂的摩擦学性能研究

本文借助电子扫描透镜(TEM)和X-射线衍射仪(XRD)对油溶性纳米铜颗粒进行了物相分析,通过四球试验机钢-钢摩擦副确定了纳米铜颗粒作为N32润滑油添加剂的最佳添加量,并比较了含有纳米铜最佳添加量的N32基础油和纯N32基础油润滑条件下电主轴的噪声、振动速度有效值和温升值.结果表明:纳米铜添加质量分数为0.5%时,摩擦系数和磨斑直径最小,且电主轴产生的噪音、振动速度有效值和温升值低于同一转速下使用纯N32基础油的结果.     

定向井有杆抽油系统动态性能分析方法

由于杆管间库仑摩擦的影响,定向井有杆泵抽油系统动态参数预测模型是一个非线性的偏微分方程,求解复杂。鉴于此,提出了一种新的分析方法。该方法以定向井有杆抽油系统中的抽油杆柱作为研究对象,根据三次样条插值模拟得到的定向井的井眼轨迹,利用静力有限元法计算出了油管对抽油杆柱的支反力,进而得出了杆柱与油管之间的库仑摩擦力;给出了杆柱单元的受力分析;建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程并利用状态空间法对其进行了数值求解,获得了悬点示功图。文末给出了两口油井的预测实例,并将预测结果与实测结果进行了对比。对比结果表明本文所提的分析方法是正确和有效的。     

转动结构在铜合金板带残余应力及变形检测中的应用

本文提出了一种转动结构用于铜合金冷轧板带残余应力检测以及面内形变的测量方法。用有限元法(FEM)对转动结构作了设计并优化以提高测量灵敏度、便于用线切割制备试样。在专用试验台上模拟残余应力释放,用应变仪和工具显微镜同时测量转动结构对应的应变和变形量输出,标定结果显示转动结构对残余应变检测灵敏度为0.49μm/10-6、相对偏差<4%,与FEM计算结果相吻合。分别用转动结构和化学腐蚀法对铜合金板带C194(600mm×0.23mm)纵向残余应力作了检测,两种方法的试验结果非常接近。本文提出的转动结构在精密铜合金板带残余应力和变形检测中具有测量准确、便捷、检测效率高的特点。     

功能梯度材料杆的热后屈曲分析

对两端不可移简支陶瓷-金属功能梯度材料(FGM)杆建立了在热载荷作用下的非线性控制微分方程,采用打靶法分析了由二氧化锆和Ti-6Al-4V两种材料组成的FGM杆的热后屈曲行为．首先给出了在均匀温度场中不同梯度指标的FGM杆的热后屈曲平衡路径,并与二氧化锆和Ti-6Al-4V两种均质材料杆的相应特性进行了比较,同时讨论了不同端部转角下梯度指标对FGM杆稳定性的影响;然后分别研究了在温差一定、下表面温度变化时和在下表面温度一定、温差变化时FGM杆的热后屈曲特性,也与两种均质材料杆的后屈曲特性进行了比较．     

简支Mexwell模型粘弹性输流管道的稳定性分析

在弹性输流管道研究的基础上,采用递推格式的有限差分法,对简支Maxwell模型粘弹性输流管道（回转守恒系统）,探讨了其动力特性和稳定性问题,具体分析了材料的松弛时间对无量纲流速与前三阶模态的无量纲频率的实部及虚部之间的变化曲线的影响。发现发散临界流速随松弛时间的减小而降低,随后发生的耦合模态颤振临界流速随松弛时间的减小而增大;甚至在质量比较大时,随着松弛时间的减小,可推迟乃至不发生耦合模态颤振。当无量纲松弛时间达到10^3量级以上时,即可将其按弹性管道处理。甚至在H为10^2量级时,按弹性管道处理也不会带来太大的误差。     

Stability Analysis of Maxwell Viscoelastic Pipes Conveying Fluid with Both Ends Simply Supported

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｔｉｓｗｅｌｌ＿ｋｎｏｗｎｔｈａｔｓｉｍｐｌｙｓｕｐｐｏｒｔｅｄｐｉｐｅｓｃｏｎｖｅｙｉｎｇｆｌｕｉｄａｒｅｎａｍｅｄａｓｇｙｒｏｓｃｏｐｉｃｃｏｎ ｓｅｒｖａｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｂｅｃａｕｓｅｉｔｓｅｎｅｒｇｙａｔｔｈｅｅｘｉｔｉｓｅｑｕａｌｔｏｔｈａｔａｔｔｈｅｅｎｔｅｒ[1].Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙｓｏｍｅｓｃｈｏｌａｒｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ .Ｐａｉｄｏｕｓｓｉｓ[2 ]ｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｓｔａｂｉ…     

多柔体系统动力学方程一种数值求解方法

本文提出用含有二阶自校正功能的增广法和半隐式Runge-Kutta法相结合求解多柔体系统动力学中的微分-代数型方程。并给出了计算实例和实验验证。     

弹性地基输流管道的耦合模态颤振分析

推导出了弹性地基输流管道的固-液耦合振动微分方程,用幂级数法计算了Winkler模型地基和双参数模型地基输流管道的临界流速和复频率,分析了弹性地基对输流管道静力稳定性与动力稳定性的影响.结果表明,与不考虑弹性地基的情况相比较,弹性地基的作用可使管道发生静力失稳和动力失稳的临界流速增大,并且增大弹性地基参数可提高静力失稳和动力失稳的临界流速,从而推迟发散与颤振的发生.当质量比β较大时,管道会在某个地基参数组合下,在发生静力失稳后,会在较高流速下出现再稳定和再发散现象,然后发生耦合模态颤振.     

刚弹耦合的机器人机构动力学方程及其解

本文给出了一般开链弹性机器人机构动力学方程。该方程是由关节广义坐标和杆件模态坐标联立的非线性微分方程组。对方程的刚性性质作了讨论,根据Rosenbrock的二级二阶半隐式Runge—Kutta公械,导出了一种求解弹性机器人机构动力学方程的算法。对一平面二杆操作手机构作了计算。对该例同时也用Gill方法作了计算,验证了上述算法的精度和效率。